JP2011147502A - 管内移動体用アクチュエータおよび内視鏡 - Google Patents
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Abstract
【課題】内視鏡挿入部の腸管壁に対する相対的推進時に発生する腸管壁のたわみによる影響を確実に防止して、効率的に係止バルーンによって内視鏡挿入部を推進させる。
【解決手段】外周部441の挿入部10の長手軸方向の長さをL、固着部440の挿入部10の長手軸方向の長さをΔLとしたとき、係止バルーン44の長手軸方向の長さLRを
LR=L−ΔL
とすると、第1駆動バルーン42あるいは第2駆動バルーン46の外周部450の長手軸方向の長さをLDに対して以下の関係を満たしている。
LD<LR
【選択図】図2
【解決手段】外周部441の挿入部10の長手軸方向の長さをL、固着部440の挿入部10の長手軸方向の長さをΔLとしたとき、係止バルーン44の長手軸方向の長さLRを
LR=L−ΔL
とすると、第1駆動バルーン42あるいは第2駆動バルーン46の外周部450の長手軸方向の長さをLDに対して以下の関係を満たしている。
LD<LR
【選択図】図2
Description
本発明は管内移動体用アクチュエータおよび内視鏡に係り、特に、管壁に推進力を伝えて管内を移動する技術に関する。
内視鏡の大腸挿入は、大腸が体内で曲がりくねった構造であること、体腔に固定されていない部分があることなどから、非常に難しい。そのため、挿入手技の習得には多くの経験を必要とし、挿入手技が未熟の場合には、患者に大きな苦痛を与える結果となる。
大腸部位の中で特に挿入が難しいと言われているのは、S状結腸と横行結腸である。S状結腸と横行結腸はその他の結腸とは異なり体腔内に固定されていない。そのため、自身の長さの範囲にて体腔内で任意な形状をとることができ、また、内視鏡挿入時の接触力により体腔内で変形する。
大腸挿入においては、挿入時の腸管への接触を少しでも減らすために、S状結腸や横行結腸を直線化することが重要である。直線化のために多くの手技がこれまで提案されているが、同時に、曲がった腸管を手繰り寄せて湾曲度合いを低減するための挿入補助具がいくつか提案されている。
例えば、特許文献1,2には、可撓管部の外周面に螺旋状に4本の膨張・収縮が可能な変動チューブ巻回されており、各変動チューブ内の圧力を変動させて4本の変動チューブを順次膨張・収縮させることにより、外皮の外周面を順次膨張・収縮させて先端側から手元側に膨張部を移動させて腸管を手繰り寄せる技術が開示されている。
ところが、複数の変動チューブの上下運動だけではチューブの接触面を移動させる効果はほとんどない。腸管のひだが、膨張したチューブ間の溝に効率的に入った場合にのみ手繰り寄せる効果があるが、S状結腸ではひだはほとんど存在せず、また手繰り寄せる過程で腸管は直線化しひだの突起量は小さくなるため、手繰り寄せる効果は著しく低減する。
一方、例えば1つのバルーンを膨張させ該バルーンの外周面の第1の部分を腸管内壁に当接させて係止させた状態としたときに、該第1の部分と連続しているバルーンの外周面の第2の部分に腸管内壁に沿ってバルーンの外周面を移動させると、バルーンが腸管内壁に当接している状態ではこの第1の部分から第2の部分の移動に伴い、例えば腸管内壁を手繰り寄せることできるが、腸管等の生体組織は、その組織の弾性により応力を加えることで管径方向だけでなく管内壁に沿って伸縮すると共に、応力を解除すると該弾性による復元力によって伸縮前の状態に戻る性質があるため、バルーンを収縮させ腸管内壁から離すと、上述した復元力により手繰り寄せた腸管内壁が元に戻ることになる。
このように、1つのバルーンによって係止力を発生させて腸壁に係止させ、かつ推進力を発生させて腸壁に対し相対的に移動させることは困難である。
そこで、例えば管内移動方向に2つのバルーンを並べて配置し、一方のバルーンを係止(回転)バルーン、他方のバルーンを駆動バルーンとしたとき、係止(回転)バルーンを膨張させて腸管に係止させた後、駆動バルーンを膨張させて係止(回転)バルーンを押圧させるように制御することによって係止(回転)バルーンを回転させる方式(転がりバルーン方式)の推進機構が検討されている。この推進機構によれば、1つのバルーンのみを用いた場合に比べて大きな推進量と推進力を得ることができ、管内移動体を腸壁に対し相対的に確実に移動させることができる。
転がりバルーン方式の推進機構では、図13に示すように、腸管壁900に係止状態にある係止(回転)バルーン901を例えば駆動バルーン902の膨張によって回転させ、内視鏡挿入部903を腸管壁900に対して相対的に推進させる。
また、係止(回転)バルーン901が回転する際に、腸管壁900は、内視鏡挿入部903の推進する方向とは反対方向に手繰られるため、発生する腸管の手繰り量(推進量)を係止するための保持バルーン904が駆動バルーン902及び係止(回転)バルーン901の後方が設けられている。
しかしながら、これまで係止(回転)バルーン901と保持バルーン904との間には所定の間隔の隙間があり、腸管壁900に生じるたわみ905自体を係止することができなかったため、第2の駆動バルーン906により係止(回転)バルーン901を駆動バルーン902に覆い被さった初期位置に戻す際に、手繰った腸管壁900のたわみ905が保持バルーン904では保持できず、推進前の元の駆動バルーン902側の位置に戻してしまうことがあった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、内視鏡挿入部の腸管壁に対する相対的推進時に発生する腸管壁のたわみによる影響を確実に防止して、効率的に係止(回転)バルーンによって内視鏡挿入部を推進させることのできる管内移動体用アクチュエータおよび内視鏡を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、請求項1に記載の管内移動体用アクチュエータは、膨張して体腔管壁に接触した時に管内移動体と前記体腔管壁との間を埋める第1の部分と、前記体腔管壁と接触して推進力を発生させる第2の部分とを備え、その一部が前記管内移動体に固定された第1膨張収縮部材と、前記管内移動体に固定され、膨張して前記体腔管壁に接触する第2膨張収縮部材と、前記第1膨張収縮部材及び前記第2膨張収縮部材とともに管内移動方向に並べて配置され、かつ前記管内移動体に固定された、前記第1膨張収縮部材を駆動させる駆動膨張収縮部材と、前記第1膨張収縮部材及び前記第2膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記体腔管壁に係止させた状態を保持すると共に、前記駆動膨張収縮部材の膨張収縮駆動によって前記第1膨張収縮部材の前記第1の部分が前記第2の部分になるようにして前記管内移動体と前記体腔管壁との相対位置を変化させるように制御する制御部と、を備え、前記駆動膨張収縮部材の前記管内移動方向に垂直な断面上での前記管内移動方向の外周部の長さをLDとし、前記第1膨張収縮部材は、前記管内移動方向に垂直な断面において、内圧がかかっていない収縮状態にて、前記体腔管壁側に位置する体腔管壁側部及び前記駆動膨張収縮部材の前記外側部に覆い被さる内側部を有し、前記管内移動方向に垂直な断面上での前記管内移動方向の前記内側部の長さをLRとしたとき、LD<LRが成り立つように構成されている。
請求項1に記載の管内移動体用アクチュエータでは、前記駆動膨張収縮部材の前記管内移動方向に垂直な断面上での前記管内移動方向の外周部の長さLDに対して前記第1膨張収縮部材の前記管内移動方向の前記内側部の長さLRがLD<LRとなるように構成しているので、内視鏡挿入部の腸管壁に対する相対的推進時に発生する腸管壁のたわみによる影響を確実に防止して、効率的に係止(回転)バルーンによって内視鏡挿入部を推進させることができるという効果がある。
請求項2に記載の管内移動体用アクチュエータのように、請求項1に記載の管内移動体用アクチュエータであって、前記LRはさらにLD<LR<1.5LDが成り立つことが好ましい。
請求項3に記載の管内移動体用アクチュエータのように、請求項1または2に記載の管内移動体用アクチュエータであって、前記制御部による制御によって、前記第1膨張収縮部材の前記第1の部分が前記第2の部分になるようにして前記管内移動体と前記体腔管壁との相対位置を変化させた際に生じる前記体腔管壁のたわみ位置を、前記進行方向に対して前記第2膨張収縮部材の後方位置とするように、前記第1膨張収縮部材と前記第2膨張収縮部材とを前記管内移動体に配置することが好ましい。
請求項4に記載の管内移動体用アクチュエータのように、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータであって、前記制御部は、前記第1膨張収縮部材又は前記第2膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記体腔管壁に係止させた状態を保持し、前記駆動膨張収縮部材を膨張させて前記第1膨張収縮部材を押圧させるように制御することが好ましい。
請求項5に記載の管内移動体用アクチュエータのように、請求項4に記載の管内移動体用アクチュエータであって、前記制御部は、前記第1膨張収縮部材又は前記第2膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記体腔管壁に係止させた状態を保持し、前記駆動膨張収縮部材によって前記第1膨張収縮部材を押圧させることにより前記体腔管壁を手繰り寄せるように制御することが好ましい。
請求項6に記載の管内移動体用アクチュエータのように、請求項4または5に記載の管内移動体用アクチュエータであって、前記制御部は、前記第1膨張収縮部材の表面が繰り出されることにより前記体腔管壁を手繰り寄せるように制御することが好ましい。
請求項7に記載の管内移動体用アクチュエータのように、請求項1ないし6のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータであって、前記第1膨張収縮部材は、膨張させて前記体腔管壁に係止させた状態で収縮状態の前記駆動膨張収縮部材の少なくとも一部に覆い被さることが好ましい。
請求項8に記載の管内移動体用アクチュエータのように、請求項1ないし7のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータであって、前記第1膨張収縮部材、前記第2膨張収縮部材、及び前記駆動膨張収縮部材の少なくとも1つはバルーンであることが好ましい。
請求項9に記載の管内移動体用アクチュエータのように、請求項1ないし8のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータであって、前記管内移動方向に前記第1膨張収縮部材、前記駆動膨張収縮部材、及び前記第2膨張収縮部材とともに並べて配置されるものであって、前記駆動膨張収縮部材に対して前記第1膨張収縮部材を挟んで反対側に配置される第3膨張収縮部材を有し、前記第3膨張収縮部材の前記管内移動方向に垂直な断面の外側部の長さは、略LDに等しいことが好ましい。
請求項10に記載の管内移動体用アクチュエータのように、請求項9に記載の管内移動体用アクチュエータであって、前記制御部は、前記第1膨張収縮部材及び前記第2膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記体腔管壁に係止させた状態を保持し、前記第3膨張収縮部材を膨張させて前記第1膨張収縮部材を押圧させるように制御することが好ましい。
請求項11に記載の管内移動体用アクチュエータのように、請求項9または10に記載の管内移動体用アクチュエータであって、前記第1膨張収縮部材は、膨張させて前記体腔管壁に係止させた状態で収縮状態の前記第3膨張収縮部材の少なくとも一部に覆い被さることが好ましい。
請求項12に記載の管内移動体用アクチュエータのように、請求項1ないし11のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータであって、前記管内移動方向の前方から前記駆動膨張収縮部材、前記第1膨張収縮部材、前記第2膨張収縮部材の順に配置されていることが好ましい。
請求項13に記載の管内移動体用アクチュエータのように、請求項1ないし11のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータであって、前記管内移動方向の前方から前記第2膨張収縮部材、前記駆動膨張収縮部材、前記第1膨張収縮部材の順に配置されていることが好ましい。
請求項14に記載の内視鏡は、請求項1ないし13のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータを備えて構成される。
以上説明したように、本発明によれば、内視鏡挿入部の腸管壁に対する相対的推進時に発生する腸管壁のたわみによる影響を確実に防止して、効率的に係止(回転)バルーンによって内視鏡挿入部を推進させることができるという効果がある。
以下、添付図面を参照して、本発明に係る管内移動体用アクチュエータおよび内視鏡について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る電子内視鏡の構成を示す構成図である。
図1に示すように、本実施形態の電子内視鏡1は、被検体の管内に挿入され当該管内を移動する管内移動体である挿入部10と、挿入部10の基端部分に連設された操作部12とを備えている。挿入部10の先端に連設された先端部10aには、被検体内の被観察部位の像光を取り込むための対物レンズと像光を撮像する撮像素子(いずれも図示せず)が内蔵されている。撮像素子により取得された被検体内の画像は、コード14に接続されたプロセッサ装置のモニタ(いずれも図示せず)に内視鏡画像として表示される。
また、先端部10aには、被観察部位に光源装置(図示せず)からの照明光を照射するための照明窓や、鉗子口16と連通した鉗子出口、送気・送水ボタン12aを操作することによって、対物レンズを保護する観察窓の汚れを落とすための洗浄水やエアーが噴射されるノズルなどが設けられている。
先端部10aの後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部10bが設けられている。湾曲部10bは、操作部12に設けられたアングルノブ12bが操作されて、挿入部10内に挿設されたワイヤが押し引きされることにより、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部10aが被検体内の所望の方向に向けられる。
湾曲部10bの後方には、可撓性を有する軟性部10cが設けられている。軟性部10cは、先端部10aが被観察部位に到達可能なように、且つ術者が操作部12を把持して操作する際に支障を来さない程度に患者との距離を保つために、1〜数mの長さを有する。
先端部10aには、管内を移動する進行方向に並べて配置され、かつ固定された膨張収縮部材として、後述する駆動膨張収縮部材としての第1駆動バルーン42、第3膨張収縮部材としての第2駆動バルーン46と第1膨張収縮部材としての係止バルーン44が取り付けられている。第1駆動バルーン42、第2駆動バルーン46と係止バルーン44は、おもに膨張収縮自在なラテックスゴムからなり、バルーン内の圧力を制御するバルーン制御装置18に接続されている。
なお、先端部10aにおいて第1駆動バルーン42と係止バルーン44、及び係止バルーン44と第2駆動バルーン46は、それぞれ互いに隣接して配置され、挿入部10の周方向に周全体に形成される。また、第1駆動バルーン42、第2駆動バルーン46と係止バルーン44は挿入部10の周方向に一様な形状として軸対称となっていてもよく、また、挿入部10の周方向に一様な形状ではなく軸対称となっていなくてもよい。
また、第1駆動バルーン42、第2駆動バルーン46と係止バルーン44は、湾曲部10bや軟性部10cに配置してもよい。
上記のように構成された電子内視鏡1で、例えば、大腸や小腸のように複雑に屈曲した管路の内壁面を観察する場合には、第1駆動バルーン42、第2駆動バルーン46と係止バルーン44が収縮した状態で挿入部10を被検体内に挿入し、光源装置を点灯して被検体内を照明しながら、撮像素子により得られる内視鏡画像をモニタで観察する。
先端部10aが管路に到達すると、バルーン制御装置18により第1駆動バルーン42、第2駆動バルーン46と係止バルーン44の膨張・収縮を制御して、管路の内壁面に押圧力を作用させる。これにより、管路の内壁面が手繰り寄せられ、挿入部10が管路の内壁面に対し相対的に進行方向の前方または後方に推進する。
なお、推進動作のフローの詳しい説明は後述する。また、以下の説明において、先端部10aが進行方向の前方に推進する動作を正進動作とし、先端部10aが進行方向の後方に推進する動作を逆進動作とする。
次に、第1駆動バルーン42と係止バルーン44、及び係止バルーン44と第2駆動バルーン46からなる本実施形態の管内移動体用アクチュエータについて図2及び図3を用いて説明する。
図2は、本実施形態における挿入部10の先端部10aの拡大断面図である。図2に示すように、本実施形態においては、挿入部10の先端部10aに進行方向(挿入部10の長手軸に沿った先端方向)の前方から順に、第1駆動バルーン42と係止バルーン44と第2駆動バルーン46の3つのバルーンが糸巻き等によりそれぞれ先端部10aの外周面に固着して設けられている。
また、係止バルーン44が管壁に接触していない時に、挿入部10の先端部10aの位置を保持するための第2膨張収縮部材としての保持バルーン23も糸巻き等により先端部10aの外周面に固着して設けられている。なお、推進動作時においては、係止バルーン44及び保持バルーン23の少なくとも一方が膨張して管壁に当接して係止されるようになっている。
これら第1駆動バルーン42、第2駆動バルーン46、係止バルーン44及び保持バルーン23は、ともに全体が膨張収縮自在なラテックスゴムからなり、挿入部10の長手軸に直交する断面は、長手軸を中心とするドーナツ形状(不図示)をなす。
係止バルーン44は膨張時に管壁の内壁面に接して係止することができる膨張特性を有するバルーンであり、第1駆動バルーン42及び第2駆動バルーン46は膨張時であっても先端部10aが管路の断面の略中心位置に位置する限り管壁の内壁面に接しない膨張特性を有するバルーンである。
また、第1駆動バルーン42、第2駆動バルーン46及び係止バルーン44は、互いに形状が異なることが好ましい。
保持バルーン23、第1駆動バルーン42、第2駆動バルーン46及び係止バルーン44は、挿入部10の先端部10aの外周面に糸巻き等により固着され、その外周部が挿入部10の先端部10aの径方向に膨張収縮可能に構成されている。
なお、本実施形態では、管内移動体用アクチュエータは、管内移動方向の前方から第1駆動バルーン42、係止バルーン44、第2駆動バルーン46、保持バルーン23の順に配置して構成しているが、管内移動方向の前方から保持バルーン23、第1駆動バルーン42、係止バルーン44、第2駆動バルーン46の順に配置して構成してもよい。
また、係止バルーン44は、挿入部10の先端部10aの外周面に糸巻き等により固着された固着部440と、管壁の内壁面に当接する外周部441と、第1駆動バルーン42あるいは第2駆動バルーン46の外周部450に覆い被さり第1駆動バルーン42あるいは第2駆動バルーン46の膨張時に押圧される内側部443と、とからなる。
ここで、外周部441の挿入部10の長手軸方向の長さをL、固着部440の挿入部10の長手軸方向の長さをΔLとしたとき、係止バルーン44の長手軸方向の長さLRを
LR=L−ΔL
とすると、第1駆動バルーン42あるいは第2駆動バルーン46の外周部450の長手軸方向の長さをLDに対して以下の関係を満たしている。
LR=L−ΔL
とすると、第1駆動バルーン42あるいは第2駆動バルーン46の外周部450の長手軸方向の長さをLDに対して以下の関係を満たしている。
LD<LR
なお、LRは
LD<LR<1.5LD
を満たすことが好ましい。
なお、LRは
LD<LR<1.5LD
を満たすことが好ましい。
図3は、第1駆動バルーン42を収縮させ、第2駆動バルーン46を膨張させた際に、係止バルーン44の内側部442が第1駆動バルーン42の外周部450に覆い被さった状態を示しており、係止バルーン44は第1駆動バルーン42の外周部450からはみ出した状態で第1駆動バルーン42の外周部450に覆い被さる。
図4は、第1駆動バルーン42、第2駆動バルーン46、係止バルーン44及び保持バルーン23の圧力を制御する制御部としてのバルーン制御装置18のブロック構成図である。
図4に示すように、バルーン制御装置18は、第1駆動バルーン42、第2駆動バルーン46、係止バルーン44及び保持バルーン23を個々に独立して内圧が調整できるバルブ開閉制御部30と圧力制御部32とを備えた構成となっている。
そして、バルーン制御装置18において、第1駆動バルーン42、第2駆動バルーン46、係止バルーン44及び保持バルーン23は、バルブ開閉制御部30と圧力制御部32を介して、吸引ポンプ34と吐出ポンプ36が接続されている。
先端部10aの内部には、第1駆動バルーン42に連通し気体が送られる送気管48と、係止バルーン44に連通し気体が送られる送気管50と、第2駆動バルーン46に連通し気体が送られる送気管52と、保持バルーン23に連通し気体が送られる送気管27が設けられている(図2及び図3参照)。これら送気管48,50,52,27は、湾曲部10b及び軟性部10c、コード14(図1参照)の内部を通ってバルーン制御装置18に接続されている。
なお、後述する推進動作のフローは、バルブ開閉制御部30によって各バルーンに接続されたバルブ(不図示)の開閉を制御し、圧力制御部32によって吸引ポンプ34と吐出ポンプ36を制御することによって実行される。
<推進動作のフロー>
「正進動作」
次に、本実施形態における推進動作のうちの正進動作について図5及び図6を用いて説明する。
「正進動作」
次に、本実施形態における推進動作のうちの正進動作について図5及び図6を用いて説明する。
図5は、推進動作における正進動作のタイムチャート図である。また、図6は、図5に示すタイムチャート図に対応させて、各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略断面図である。
まず、第1駆動バルーン42と係止バルーン44と第2駆動バルーン46をともに収縮させた状態で、電子内視鏡1の先端部10aを測定対象(ここでは例えば、大腸とする)内に挿入している状態を考える。なお、このとき、保持バルーン23を膨張させて体腔管壁としての腸壁40に係止させておく。
そして、保持バルーン23を膨張させ腸壁40に係止させた状態を保持し、第1駆動バルーン42と係止バルーン44と第2駆動バルーン46をともに収縮させた状態から、第2駆動バルーン46に気体を充填して膨張させる(図5の工程A)。この時のバルーンの膨張の様子は、図6(A)のように表わすことができる。図6(A)に示すように、第2駆動バルーン46が膨張することにより、係止バルーン44は第1駆動バルーン42側に押し出され、第1駆動バルーン42に覆い被さる状態になる。
次に、係止バルーン44に気体を充填して膨張させて、係止バルーン44を腸壁40に係止させる(図5の工程B)。この時のバルーンの膨張および収縮の様子は、図6(B)のように表わすことができる。
また、ここで、係止バルーン44において、膨張して腸壁40に接触した時に挿入部10と腸壁40の間を埋める部分を第1の部分とし、腸壁40に接触している部分を第2の部分として考える。
次に、保持バルーン23と第2駆動バルーン46から気体を吸引して収縮させる(図5の工程C)。この時のバルーンの収縮の様子は、図6(C)のように表わすことができる。
そして、第1駆動バルーン42に気体を充填して膨張させる(図5の工程D)。この時のバルーンの膨張の様子は、図6(D)のように表わすことができる。
図6(D)に示されるように、第1駆動バルーン42を膨張させていくことにより、第1駆動バルーン42は係止バルーン44を徐々に押圧していく。さらに、第2駆動バルーン46を収縮させていくので、係止バルーン44は、先端部10aの進行方向の後方に向かってその表面が腸壁40に接した状態で順々に繰り出されるように押されていく、または、その表面を移動させるように押されていく。また、前記のように、係止バルーン44において第1の部分と第2の部分を備えていると考えたときには、先端部10aの進行方向の前方側の第1の部分の腸壁40側の一部が腸壁40に接触して第2の部分になるように押されていく、と考えることができる。これにより、係止バルーン44は、腸壁40に対し先端部10aの進行方向の後方(図6(D)の黒矢印)に向かって押圧力を与える。
すなわち、係止バルーン44がいわゆるキャタピラ(登録商標)のように(無限軌道のように)、腸壁40を当接しながら先端部10aの進行方向の後方に向かって繰り出される。
そのため、腸壁40は先端部10aの進行方向の後方に手繰り寄せられる。したがって、図6(D)の白矢印のように、電子内視鏡1の先端部10aは腸壁40に対し相対的に進行方向の前方に推進(正進)する。
次に、保持バルーン23に気体を充填して膨張させて腸壁40に係止させる(図5の工程E)。この時のバルーンの膨張の様子は、図6(E)のように表わすことができる。
次に、保持バルーン23を膨張させ腸壁40に係止させた状態を保持し、第1駆動バルーン42と係止バルーン44から気体を吸引して収縮させる(図5の工程F)。この時のバルーンの収縮の様子は、図6(F)のように表わすことができる。
次に、第2駆動バルーン46に気体を充填して膨張させる(図5の工程A)ことにより、上記の図6(A)で示した状態に戻る。
以降、正進動作を継続する場合には、図5の工程A〜工程Fを繰り返す。
「逆進動作」
次に、本実施形態における推進動作のうちの逆進動作について図7及び図8を用いて説明する。
「逆進動作」
次に、本実施形態における推進動作のうちの逆進動作について図7及び図8を用いて説明する。
図7は、推進動作における逆進動作のタイムチャート図である。また、図8は、図7に示すタイムチャート図に対応させて、各バルーンの膨張および収縮の様子を示した概略断面図である。
まず、第1駆動バルーン42と係止バルーン44と第2駆動バルーン46をともに収縮させた状態で、電子内視鏡1の先端部10aを測定対象(ここでは例えば、大腸とする)内に挿入している状態を考える。なお、このとき、保持バルーン23を膨張させて腸壁40に係止させておく。
そして、係止バルーン44と第2駆動バルーン46を収縮させた状態を保持し、第1駆動バルーン42に気体を充填して膨張させる(図7の工程A)。この時のバルーンの膨張の様子は、図8(A)のように表わすことができる。図8(A)に示すように、第1駆動バルーン42が膨張することにより、係止バルーン44は第2駆動バルーン46側に押し出され、第2駆動バルーン46に覆い被さる状態になる。
次に、係止バルーン44に気体を充填して膨張させて、係止バルーン44を腸壁40に係止させる(図7の工程B)。この時のバルーンの膨張の様子は、図8(B)のように表わすことができる。また、ここで、係止バルーン44において、腸壁40に接触した時に挿入部10と腸壁40の間を埋める部分を第1の部分とし、腸壁40に接触している部分を第2の部分として考える。
次に、保持バルーン23と第1駆動バルーン42から気体を吸引して収縮させる(図7の工程C)。この時のバルーンの収縮の様子は、図8(C)のように表わすことができる。
続いて、第2駆動バルーン46に気体を充填して膨張させる(図7の工程D)。この時のバルーンの膨張の様子は、図8(D)のように表わすことができる。
図8(D)に示すように、第2駆動バルーン46を膨張させていくことにより、第2駆動バルーン46は係止バルーン44を徐々に押圧していく。そして、係止バルーン44は、先端部10aの進行方向の前方に向かってその表面が順々に繰り出されるように押されていく、または、その表面を移動させるように押されていく。また、前記のように、係止バルーン44において第1の部分と第2の部分を備えていると考えたときには、先端部10aの進行方向の後方側の第1の部分の腸壁40側の一部が腸壁40に接触して第2の部分になるように押されていく、と考えることができる。これにより、係止バルーン44は、腸壁40に対し先端部10aの進行方向の前方(図8(D)の黒矢印)に向かって押圧力を与える。
すなわち、係止バルーン44がいわゆるキャタピラ(登録商標)のように(無限軌道のように)、腸壁40を当接しながら先端部10aの進行方向の前方に向かって繰り出される。
そのため、腸壁40は先端部10aの進行方向の前方に手繰り寄せられる。したがって、図8(D)の白矢印のように、電子内視鏡1の先端部10aは腸壁40に対し相対的に進行方向の後方に推進(逆進)する。
次に、保持バルーン23から気体を吸引して収縮させて、保持バルーン23を腸壁40から離間させる(図7の工程E)。この時のバルーンの収縮の様子は、図8(E)のように表わすことができる。
次に、係止バルーン44と第2駆動バルーン46から気体を吸引して収縮させる(図7の工程F)。この時のバルーンの収縮の様子は、図8(F)のように表わすことができる。
以降、逆進動作を継続する場合には、図7の工程A〜工程Fを繰り返す。
次に図3に示した本実施形態の特徴的な構成による作用について、図9ないし図12を用いて説明する。図9ないし図12は、第1駆動バルーン42と係止バルーン44、及び係止バルーン44と第2駆動バルーン46からなる図3の管内移動体用アクチュエータの作用の詳細を説明する図である。
図9に示すように、図5の工程Dで説明したように、第1駆動バルーン42を膨張させていくことにより、第1駆動バルーン42は係止バルーン44を徐々に押圧していく。さらに、第2駆動バルーン46を収縮させていくので、係止バルーン44は、先端部10aの進行方向の後方に向かってその表面が腸壁40に接した状態で順々に繰り出されるように押されていく、または、その表面を移動させるように押されていく。このとき腸壁40には、進行方向の後方に向かって繰り出された結果、たわみ500が発生する。
このたわみ500は、図10に示すように、第1駆動バルーン42の膨張に応じて拡大するが、係止バルーン44の回転長さLRが第1駆動バルーン42の外周部450の長手軸方向の長さをLDに対してLD<LR(望ましくはLD<LR<1.5LD)なる関係を満たしているので、たわみ500は保持バルーン23の長手軸後方に移動することになる。
そして、図11に示すように、図5の工程E及び工程Fで説明したように、保持バルーン23に気体を充填して膨張させて腸壁40に係止させ、保持バルーン23を膨張させ腸壁40に係止させた状態を保持し、第1駆動バルーン42と係止バルーン44から気体を吸引して収縮させる。
そして、図12に示すように、図5の工程A及び工程Bで説明したように、第2駆動バルーン46が膨張することにより、係止バルーン44は第1駆動バルーン42側に押し出され、第1駆動バルーン42に覆い被さる状態になる。
このとき、たわみ500は保持バルーン23により保持バルーン23の長手軸後方に保持されており、図5の工程A及び工程Fを繰り返すことで、たわみ500が挿入部10の長手軸の推進方向に戻ることなく、確実かつ効率的に挿入部10は長手軸の推進方向に推進することができる。
なお、本実施形態においては、図9に示すように、特に係止バルーン44を第1駆動バルーン42及び第2駆動バルーン46に近接して固着させるため、係止バルーン44の外周面と第1駆動バルーン42及び第2駆動バルーン46の外周面とを巻き込んだ糸巻き部600より固着させている。
このように本実施形態では、第1駆動バルーン42及び第2駆動バルーン46と係止バルーン44とを隣接して配置・固着し、また、係止バルーン44の第1駆動バルーン42あるいは第2駆動バルーン46に覆いかぶさる初期形状の長さLRを、第1駆動バルーン42あるいは第2駆動バルーン46の長さLDより長くする。係止バルーン44の初期形状を長くすることで、腸管のたわみ500が第1駆動バルーン42あるいは第2駆動バルーン46を越えて、その後方まで移動させることができるため、係止バルーン44で挿入部10を係止し易くなり、かつ保持バルーン23により腸管のたわみ500を保持バルーン23後方に保持することが可能となる。
また、第1駆動バルーン42あるいは第2駆動バルーン46と係止バルーンを隣接することで、第1駆動バルーン42あるいは第2駆動バルーン46を越えた腸管のたわみ500を保持バルーン23により確実に係止することができる。
以上、本発明の管内移動体用アクチュエータおよび内視鏡について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
1…電子内視鏡、10…挿入部、10a…先端部、18…バルーン制御装置、23…保持バルーン、44…係止バルーン、32…圧力制御部、42…第1駆動バルーン、46…第2駆動バルーン
Claims (14)
- 膨張して体腔管壁に接触した時に管内移動体と前記体腔管壁との間を埋める第1の部分と、前記体腔管壁と接触して推進力を発生させる第2の部分とを備え、その一部が前記管内移動体に固定された第1膨張収縮部材と、
前記管内移動体に固定され、膨張して前記体腔管壁に接触する第2膨張収縮部材と、
前記第1膨張収縮部材及び前記第2膨張収縮部材とともに管内移動方向に並べて配置され、かつ前記管内移動体に固定された、前記第1膨張収縮部材を駆動させる駆動膨張収縮部材と、
前記第1膨張収縮部材及び前記第2膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記体腔管壁に係止させた状態を保持すると共に、前記駆動膨張収縮部材の膨張収縮駆動によって前記第1膨張収縮部材の前記第1の部分が前記第2の部分になるようにして前記管内移動体と前記体腔管壁との相対位置を変化させるように制御する制御部と、を備え、
前記駆動膨張収縮部材の前記管内移動方向に垂直な断面上での前記管内移動方向の外周部の長さをLDとし、
前記第1膨張収縮部材は、前記管内移動方向に垂直な断面において、内圧がかかっていない収縮状態にて、前記体腔管壁側に位置する体腔管壁側部及び前記駆動膨張収縮部材の前記外側部に覆い被さる内側部を有し、前記管内移動方向に垂直な断面上での前記管内移動方向の前記内側部の長さをLRとしたとき、
LD<LR
が成り立つように構成されていることを特徴とする管内移動体用アクチュエータ。 - 前記LRはさらに
LD<LR<1.5LD
が成り立つように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の管内移動体用アクチュエータ。 - 前記制御部による制御によって、前記第1膨張収縮部材の前記第1の部分が前記第2の部分になるようにして前記管内移動体と前記体腔管壁との相対位置を変化させた際に生じる前記体腔管壁のたわみ位置を、前記進行方向に対して前記第2膨張収縮部材の後方位置とするように、前記第1膨張収縮部材と前記第2膨張収縮部材とを前記管内移動体に配置することを特徴とする請求項1または2に記載の管内移動体用アクチュエータ。
- 前記制御部は、前記第1膨張収縮部材又は前記第2膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記体腔管壁に係止させた状態を保持し、前記駆動膨張収縮部材を膨張させて前記第1膨張収縮部材を押圧させるように制御することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータ。
- 前記制御部は、前記第1膨張収縮部材又は前記第2膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記体腔管壁に係止させた状態を保持し、前記駆動膨張収縮部材によって前記第1膨張収縮部材を押圧させることにより前記体腔管壁を手繰り寄せるように制御することを特徴とする請求項4に記載の管内移動体用アクチュエータ。
- 前記制御部は、前記第1膨張収縮部材の表面が繰り出されることにより前記体腔管壁を手繰り寄せるように制御することを特徴とする請求項4または5に記載の管内移動体用アクチュエータ。
- 前記第1膨張収縮部材は、膨張させて前記体腔管壁に係止させた状態で収縮状態の前記駆動膨張収縮部材の少なくとも一部に覆い被さることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータ。
- 前記第1膨張収縮部材、前記第2膨張収縮部材、及び前記駆動膨張収縮部材の少なくとも1つはバルーンであることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータ。
- 前記管内移動方向に前記第1膨張収縮部材、前記駆動膨張収縮部材、及び前記第2膨張収縮部材とともに並べて配置されるものであって、前記駆動膨張収縮部材に対して前記第1膨張収縮部材を挟んで反対側に配置される第3膨張収縮部材を有し、前記第3膨張収縮部材の前記管内移動方向に垂直な断面の外側部の長さは、略LDに等しいことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータ。
- 前記制御部は、前記第1膨張収縮部材及び前記第2膨張収縮部材の少なくとも一方を膨張させて前記体腔管壁に係止させた状態を保持し、前記第3膨張収縮部材を膨張させて前記第1膨張収縮部材を押圧させるように制御することを特徴とする請求項9に記載の管内移動体用アクチュエータ。
- 前記第1膨張収縮部材は、膨張させて前記体腔管壁に係止させた状態で収縮状態の前記第3膨張収縮部材の少なくとも一部に覆い被さることを特徴とする請求項9または10に記載の管内移動体用アクチュエータ。
- 前記管内移動方向の前方から前記駆動膨張収縮部材、前記第1膨張収縮部材、前記第2膨張収縮部材の順に配置されていることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータ。
- 前記管内移動方向の前方から前記第2膨張収縮部材、前記駆動膨張収縮部材、前記第1膨張収縮部材の順に配置されていることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータ。
- 請求項1ないし13のいずれか1つに記載の管内移動体用アクチュエータを備えることを特徴とする内視鏡。
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JP2010009264A JP2011147502A (ja) | 2010-01-19 | 2010-01-19 | 管内移動体用アクチュエータおよび内視鏡 |
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CN103462583A (zh) * | 2013-08-03 | 2013-12-25 | 徐怀 | 一种调节内窥镜观察角度的方法 |
-
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- 2010-01-19 JP JP2010009264A patent/JP2011147502A/ja active Pending
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